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2024年

Metformin對肝臟細胞選擇性粒線體自噬作用之活化機制探討

二甲雙胍(metformin)為第二型糖尿病的口服藥。現有研究已知粒線體在肝癌組織中有過度表現的情形,且二甲雙胍與粒線體自噬作用相關然其機制尚未清楚,故本研究探討二甲雙胍對於肝臟細胞粒線體自噬作用的活化機制以了解其是否具肝癌治療的潛力。以西方墨點法測試加入二甲雙胍前後人類肝癌細胞(Huh7)的 LC3B-I、LC3B-II的表現,發現加藥後表現上升。以串聯螢光標記實驗,透過螢光顯微鏡觀察加藥前後粒線體的型態從線狀變為橄欖球狀,LC3表現上升,PARKIN有明顯位移至粒線體外膜的情形,顯示二甲雙胍可刺激自噬體的形成。並透過 mito-QC(mito-quality control)的技術,可觀察到加藥後粒線體與溶酶體結合的情形也有所提升。本研究推論二甲雙胍可活化人類肝癌細胞中 PINK1-PARKIN 依賴型選擇性粒線體自噬作用的形成,未來有望應用於肝臟疾病相關治療。

構造、力學與能耗比較淡水螺的仰泳機制

我們發現扁捲總科的囊螺(Physella acuta)與椎實螺科的台灣椎實螺(Lymnaea swinhoei)在親緣關係上雖屬不同科,但卻擁有相似的外型並都具有奇特仰泳動作,推測或許是兩者適應相似生存環境後進而演化出相近構造與行為模式。根據我們的實驗結果顯示,囊螺比起台灣椎實螺擁有較佳的翻身仰泳能力, 其螺殼質量不均的特性使其產生比椎實螺大 1.7 倍的力矩助其翻身仰泳,另外囊螺氣囊有著比椎實螺更大的儲質比助其浮沉調節。漂浮方面,囊螺腹部一半浮於水面所產生的表面張力即可支撐其漂浮,而椎實螺的漂浮仍需氣囊協助,無法單靠表面張力。能量耗損上,仰泳比水中爬行擁有近百倍的節能效益,或是因此讓兩種螺類在演化上願意承擔被掠食者發現的風險執行仰泳。未來期待以仿生概念將仰泳的運動模式延伸結合,打造出更節能省電的水中移動設施。

幾何圖形的創意設計與應用

對稱與密鋪圖形是數學美學的表現,廣泛應用於藝術與工程設計中,本研究利用 Python 語言及其套件,依據平面設計的法則,撰寫十七種平面對稱圖形的程式碼,程式碼可透過Replit 平台的雲端共享功能促進跨領域專業人士之間的合作與改良。此外,針對一般群眾本研究透過定義函數和變數開發出「幾何設計」專案讓使用者能夠透過座標設計,輕鬆原創出具有對稱性和密鋪性的幾何圖案。本研究在幾何教學、平面設計和 3D 建模等方面都展現了其應用和優勢。我們也收集了使用者測試的反饋和數據,並提供了將平面圖形轉換成 3D 模型的過程和示例。

聲子晶體結合共振腔與其聲音放大效果之研究

本研究以 zig-zag path 管道自製、設計聲子晶體,並結合空腔(cavity)形成類似電路學的 RLC 共振結構,透過 COMSOL 軟體模擬出其理論之特徵頻率,使空腔中心聲壓達到穩定的放大效果。利用無響室的環境進行實驗,藉由放大電路將聲壓轉為電訊號並以聲源頻率、裝置距離和空腔尺寸作為變因,發現我們自製的聲子晶體可成功將電壓放大約 2.6 倍。此種聲子晶體具有體積小、構造簡單、可擴充為多晶體結構等特性,在未來可結合壓電材料,將其製成兼具發電與降噪功能之環保裝置。

研究淋巴細胞質蛋白-1在腎小管間質纖維化之角色

慢性腎衰竭的病人係腎功能在幾個月到數年期間逐漸而難以逆轉的衰退,其中腎臟纖維化在慢性腎臟病中的一個重要病理變化。此種現象主要是發生在腎臟的腎單位經由過濾或再吸收過程所造成。一旦腎臟損傷時腎絲球或空腔滲透發炎細胞活化,因而產生 ROS、纖維化訊息和發炎細胞激素等訊息。淋巴細胞質蛋白-1 (LCP-1) 是一種 F-肌動蛋白結合蛋白,與多種惡性腫瘤和非酒精性肝炎有相關性。但 LCP-1 在腎小管間質纖維化之功能性角色及分子機轉,至今仍然未知。本研究利用臨床慢性腎衰竭病人資料及細胞模式來釐清 LCP-1 是腎小管間質纖維化之生物指標蛋白及其調控腎小管間質纖維化之分子機制。

Establishment of a bacteria-based delivery approach in regulating mosquito development as a novel vector control strategy

登革熱是由埃及斑蚊傳播的疾病。近年其分布範圍不斷擴大,造成數百萬人死亡。病媒蚊控制對於防止疾病傳播至關重要,但目前尚無安全有效的疫苗以及治療藥物,過量倚賴殺蟲劑又造成病媒蚊抗藥性與環境問題,因此開發新型替代方案是當務之急。 本研究完成了一種 RNAi 新型殺蟲劑。以埃及斑蚊體內的 ADAM12d 作為標靶,由 qRT-PCR 評估,採用 RNAi 干擾的方式進行研究。經基因選殖後透過細菌載體,大量複製出 dsRNA,投放至埃及斑蚊二齡幼蟲的生活水域,抑制ADAM12d 表現。 結果顯示此 RNAi 殺蟲劑在發育過程使幼蟲出現蛻皮異常、生長緩慢、死亡率增加,達到減少病媒蚊的繁殖與孳生。亦已著手於實作層面研究。本研究結果將有助於確定 ADAM12d 的生物功能,也成功以 ADAM12d 基因作為一種新型的生物防治法。此 RNAi 的方式不會連帶殺死其他蚊蟲,也是完全針對有害病媒蚊蟲的,符合現行生態需求,有望成為有效新型藥物。

探討黃胸錐腹蜾蠃交尾、做巢行為對產卵與育幼之影響

本研究探討黃胸錐腹蜾蠃(Delta pyriforme)交尾、做巢、產卵、育幼等生殖行為。結果一雌雄壺蜂平均性成熟為 77±10.8、63.7±5.7 小時,交尾結合只有 11 秒。結果二壺蜂用大顎與前足以 0.8×10-3m/s 速度拍打泥球,讓巢固定成型,結蜂繭後巢硬度達 4269gw。結果三受微風影響卵搖 9.3 次/s,此時卵柄的張力對卵做出 164.3nkg.m/s 衝量值,當衝量越大、卵搖晃時間越長、停下時間要越久。結果四壺蜂會依不同體型獵物,施予不同的力搬運回巢,被麻痺獵物血液流速為 1.64~1.13cm/s,氣孔被打開 494%,以延長獵物壽命,有助於壺蜂幼蟲攝食,達到育幼後代的目的。

解析水稻新穎轉錄因子調控叢枝菌根菌共生的分子機制

多數陸生植物可與微生物建立互利共生關係,以增強營養鹽的吸收並適應環境。叢枝菌根菌(arbuscular mycorrhizal fungi)已被證實可幫助水稻生長,前人已初步探索背後的調控機制,釐清植物如何透過轉錄因子調控基因表現來建立與菌根菌的共生。台大植物科學研究所一教授與其研究團隊發現一新穎的水稻不確定域轉錄因子 (OsAID1) 可正向調控共生,且其啟動子區域有可被轉錄因子 OsPHR2 結合的 DNA 序列 (P1BS),其中 OsPHR2 已被證實是在缺磷反應和菌根菌共生途徑中均扮演重要角色的轉錄因子,然而 OsAID1 與 OsPHR2 的關係尚未被釐清,另外先前研究發現 AID1 需要未知的交互作用蛋白以開啟轉錄調控,故本研究想探討 OsAID1 與 OsPHR2 間的上下游關係以及能與 AID1 交互作用的蛋白。透過觀察aid1 突變株之共生率推測 OsAID1 為 OsPHR2 的下游,並透過 BiFC 實驗證實 OsAID1 與 OsSLR1 之間有交互作用。此研究提供 OsAID1 在水稻與菌根菌共生中的基因調控更深一步的探索。

透過超音波敏感性聚合物膠束達成藥物投遞減少根管治療癒後復發的應用

藥物釋放技術被普遍使用在臨床醫學以及人體攝影,本研究將合成具有超音波敏感之兩親性聚合物,水溶液中自組裝形成聚合物膠束,內部裝載藥物,經輸送到特定部位以超音波刺激,進行藥物釋放。在特定部位釋放的特性使藥物可以在特定區域釋放。 本實驗是因應牙醫進行根管治療時,消炎藥物容易被血清分解,因此,我們希望設計出適當的高分子藥物載體。當藥物到達牙根管時,利用聚焦式超音波(HIFU)進行刺激投放,載體分解後,藥物順利到達患部,進行治療。 經文獻蒐集,我們選定 PEG-b-PTHPMA (polyethylene glycol block 2- tetrahydropyranylmethacrylate)以及 PEG-b-PIBMA(polyethyleneglycol-block- iso- butyl methacrylate)作為載體包覆藥物之高分子材料,利用其具有雙親性高分子的特性,在水溶液中自組裝成高分子膠束。經透析純化後,透過 DLS 與 SEM鑑定此高分子膠束之粒徑大小。同時也以 NMR氫譜與 GPC鑑定該高分子純度與分子量分布。

運用LSTM深度學習技術調整PID控制於倒單擺應用之探討

本研究以深度學習 RNN(Recurrent Neural Network)演算法中的 LSTM(Long Short Term memory)改善 PID,利用其時間序列的保留資料方法,預測 PID 參數值,使控制器得以精確且快速的調整非線性系統。此研究從 peak amplitude 及transient time,以及倒單擺振幅的圖表收斂情形等層面去做探討。當單擺質量大於下方 pendulum cart 的質量時,傳統的 PID 控制方法無法精準的調整系統,而LSTM 深度學習模型能夠產生較佳且較顯著的效果。且KP 數值在倒單擺系統中, 小於 1 無法收斂,KP 數值越小時,圖形越趨發散。此訓練之 LSTM 深度學習模型可以應用於非線性系統中,以增加其穩定性,並能夠更快速的為系統找到適合 的 PID 參數值。